CN113152322A - 用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施及方法，包括设置在隧道入口端前部和隧道出口端后部的遮光棚，所述遮光棚与隧道入口端和隧道出口端相接，所述遮光棚上设置透光渐变的毛玻璃或者其他特殊方法加工的透光材料，且设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小。本发明通过改善隧道入口前和出口前人体对光照条件突然变化的适应能力，消除“致盲”现象和减缓视觉疲劳，避免车辆在接近隧道减速后，在隧道的入口、出口处进行的二次盲目减速，降低事故发生的概率。可抵抗入口、出口附近的横风，降低风噪，降低危险系数。
Description
技术领域：
本发明涉及交通设施技术领域，尤其涉及用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施及方法。
背景技术：
随着我国经济条件的不断高速发展，人民的物资生活条件也在不断地提高。此时，大量的汽车涌向公路。而在公路和铁路等交通环境中扮演重要角色的隧道，其行车安全问题却时刻警示着我们需要提高警惕。然而，目前一直没有得到一个理想的解决方案。
大部分隧道段的事故都发生在入口段和出口段。因为隧道内部的光照系统不管怎样调整都很难与天气、季节、当天各时段的光照条件相适应。因此，只有采取提高隧道内部的照明强度和增加照明灯具的办法，来解决隧道进、出口光线突然变化给驾驶人员带来的生理上的不适感。由于隧道内行车，驾驶员身边被众多的灯光包围，距离边缘又很近，因此会有很强的压迫感。而此时，提高照明强度无疑又加深了这种感觉。另一方面，提高照明强度势必会增加电力资源的消耗及浪费。同时，也会带来一系列复杂的照明维护问题。所以，为了让驾驶员适应光线的明暗变化，而增设照明的办法其成本太大。为此，应该让驾驶员在进、出入隧道前就自然的完成对光线变化的自适应过程。
如果白天外部光线较强，即使提前开启远光灯进入隧道也无济于事。车灯的光照强度还不足以照亮隧道内部黑暗的环境，且进入隧道尽量不能随意开启远光灯。按照要求，在接近隧道的时候车辆会根据减速、限速标志进行一次减速。由于进入隧道后视线不理想，驾驶员为了安全行车，会根据实际情况在进入隧道后和出隧道前再次减速。那么，这种第二次的减速行为，会因为各个车辆之间难以同步导致本来相对安全的行车距离发生变化，此时大家会发现进入隧道后行车距离明显更近了。
当车辆行进至隧道附近的时候，都会有限速、减速标志。车辆按照要求进行减速，可是当真正接近隧道的时候会下意识的再次突然减速。二次减速的原因是外部光线较强，进入隧道后突然变暗遭遇“暗适应”瞬间致盲，驾驶员眼前一片漆黑，短时间内无法看清楚隧道内部的情况，如同我们白天从外面突然走进室内，眼前一片漆黑一样，什么也看不见。进入隧道时这种短暂的致盲时间可能会达到3～5秒，相当于驾驶车辆盲开了近百米。车辆行驶在隧道地段，当前方有障碍和缓慢行驶的车辆时，根本无法准确地判断车距，甚至是视线条件太差根本就看不见。比如，进入隧道的时候，有驾驶员突然减速，可是后面跟随的车辆却是正常行驶进入隧道。那么，这种速度差极易发生追尾事故。出口处也是如此。这会让自己置于危险之中，从而引发连环追尾事故。
隧道出口附近，当离开隧道的时候，向隧道口望去仿佛有一束手电筒的灯光照射着驾驶员的眼睛，也即是“明适应”和“白洞效应”。很难看清楚前方的路况，更无法准确判断车距和观察到隧道外部的路况。有些隧道依托山势而建，出口以后会立即遇到弯道，这个时候驾驶员根本看不见前方道路，如果减速会使整个隧道内的车流行驶速度变得缓慢，甚至造成后方车辆来不及减速而追尾。出口处盲目地减速还会因为隧道外部下雨后地面变得湿滑，导致车辆侧滑、侧翻事故的发生。如果不减速就会出现“盲开”追尾前车，或者出隧道后遇弯道及其他障碍无法及时躲避而发生碰撞。因此，在隧道出口处消除“白洞效应”的影响，提高驾驶员的视线条件尤为重要。
以上危险情况，以白天行车时最为明显。例如，有人工补光的隧道，白天由远处向隧道内看，什么也看不见，晚上却能看得清，这说明白天内外光线强弱差异大，晚上则不明显。夜晚进、出隧道遭遇的光线变化，则与白天相反。因为，夜晚进入有灯光的隧道会觉得强光刺眼，而离开隧道后，又将进入一片漆黑的夜晚产生不适感。
解决了光照条件对安全驾驶的影响后，另一个问题也来了。隧道入口和出口的横风同样也会导致交通事故。尤其是隧道出口处从一侧吹来的横风会使高速行驶中的车辆发生方向偏移。
因此，亟待设计用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施及方法，以解决上述问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施及方法，以解决现有技术的不足。
本发明由如下技术方案实施：用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，包括设置在隧道入口端前部和隧道出口端后部的遮光棚，所述遮光棚与隧道入口端和隧道出口端相接，所述遮光棚上设置透光渐变的毛玻璃，且设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小。
进一步的，所述遮光棚的高度和宽度分别大于隧道的高度和宽度。
进一步的，所述遮光棚顶部和侧面上部设置横梁骨架，所述横梁骨架上安装所述毛玻璃，所述毛玻璃位于遮光棚内侧或者外侧，所述横梁骨架位于遮光棚内侧或者外侧；所述遮光棚两侧的下部设置立柱，所述立柱安装在混凝土结构的安装座里。
进一步的，所述横梁骨架横截面为矩形、拱形或锥形任意一种
进一步的，所述混凝土结构的安装座高0.5-3米，优选1.8-2.5米。
进一步的，所述混凝土结构的安装座上设置多个通风管，且所述通风管的通风孔的直径在1-100cm，通风管之间的距离为0.5-200cm，根据实际需要和现场环境进行配置。
进一步的，所述遮光棚内还设置辅助照明灯，所述辅助照明灯通过光敏开关控制。
进一步的，所述设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，如：25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％进行配置；所述设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小，如：85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％进行配置。
进一步的，所述遮光棚上设置防撞警示灯、示廓灯，所述遮光棚前部按照交通安全法规设置地面标志、标线。
本发明还提供用于隧道出入口适应光线变化和消除横风、降低风噪的方法，包括：
在隧道入口端前部和隧道出口端后部设置遮光棚，所述遮光棚与隧道入口端和隧道出口端相接，所述遮光棚上设置透光渐变的毛玻璃，且设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小，汽车依次进入隧道入口端前部的遮光棚、隧道、隧道出口端后部的遮光棚，通过遮光棚的光线缓冲避免直接进出隧道导致的行车途中光线变化过大；
所述遮光棚两侧的下部设置立柱，所述立柱安装在混凝土结构的混凝土安装座里。其内部设置多个通风管，使得隧道内部的空气交换和流通可以很顺畅地通过通风管与外部进行交换，减少汽车进出隧道时的阻力，让车辆更平稳地进出隧道。
本发明的优点：
本发明通过改善隧道入口前和出口前人体对光照条件突然变化的适应能力，消除“致盲”现象和减缓视觉疲劳，提高驾驶员的视距条件，以达到安全名文明驾驶的目的。避免车辆在接近隧道减速后，在隧道的入口、出口处进行的二次盲目减速，降低事故发生的概率。当隧道入口、出口发生事故的时候，其它车辆的驾驶员能够提前清楚的看清隧道入口和隧道出口的路况，危险发生后及时采取措施进行规避。避免二次事故的发生，以便交通部门能够快速处理事故，尽快恢复该路段正常的通行条件。有效抵抗入口、出口附近的横风，降低风噪，降低危险系数。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的拱形遮光棚结构示意图；
图2为本发明实施例的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的方形遮光棚结构示意图；
图3为本发明实施例的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的锥形遮光棚结构示意图；
图4为本发明实施例的遮光棚立柱安装在混凝土结构的安装座上的结构示意图；
图5为本发明实施例的遮光棚安装结构俯视图；
图6为本发明实施例的遮光棚与隧道的相对位置结构示意图；
图7为本发明实施例的遮光棚上的毛玻璃光强度渐变示意图；
图8为本发明实施例的遮光棚设计长度依据道路的设计时速的关系表图；
图9为本发明实施例的通风管的布置结构示意图；
图10为本发明实施例的通风管的布置正面结构原理图；
图11为本发明实施例的通风管的布置侧面结构原理图。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，包括设置在隧道入口端前部和隧道出口端后部的遮光棚1，遮光棚1与隧道入口端和隧道出口端相接，遮光棚1上设置透光渐变的毛玻璃，且设置在隧道入口端前部的遮光棚1上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，设置在隧道出口端后部的遮光棚1上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小，遮光棚1整体应该保持高度、大小一致，遮光棚1整体设置为白色调以便借助自然光照亮遮光棚1的内部。遮光棚上设置防撞警示灯、示廓灯，遮光棚前部按照交通安全法规设置地面标志、标线。
如图6所示，在隧道入口前(A)和出口后(D)制作可以遮挡光照的遮光棚1，上面不开孔，避免直射光照射驾驶员的眼睛，地面和墙壁上不会留下物体的影子，减少影响驾驶的因素。顶部采用单块透明度渐变的毛玻璃等材料拼接制成，具有一定的抗风能力和耐腐蚀能力。利用自然光被遮挡后依然比人工补光的光照强度大的优点，即节能减少能源消耗，又缩短了驾驶员适应“暗适应”和“明适应”的时间。且能随着外部光照环境条件的改变，内部光照条件会相应同步变化。渐变效果差的时候，恰恰因为外部光线也不强，此时进、出隧道光线变化对驾驶的影响也并不会太大，相辅相成。
根据道路设计时速不同，调整自然光过渡段上面遮光棚1的长度。遮光棚1的高度和宽度分别大于隧道的高度和宽度。进入遮光棚1前，两边设置示宽灯。长度应依据道路的设计时速不同，从图8中查询确定。假如该隧道入口附近的设计时速是80km/h，那么按照6-8秒的时间通过遮光棚1进行过渡的话，通过查表可以确定遮光棚1的长度应该在133.33-177.778m左右，遮光棚1的距离越短光适应的时间就越短，距离越长相应的经济成本也就会越大。
遮光棚1的遮光度和渐变特征如图7，当面向入口方向的时候，遮光棚1的遮光度依次为：25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，从而使光线逐渐变暗，直至光照接近隧道入口后(B)的光照条件。同一条隧道，出口后(D)的遮光棚1应该逐渐减小遮光度，使光线变亮，直至接近自然环境条件下的光照，使其平缓地度过“明适应”，减少外部的散射光照进隧道内部。出口遮光棚1的遮光度依次为：85％，80％，75％，70％，65％，60％，55％，50％，45％，40％，35％，30％，25％。遮光棚1上面的遮光棚的遮光度整体均匀地进行渐变，且是毛玻璃或者其他透明材料加工而成，透光但是不透明，仅透散射光，避免阳光直射，以便车辆驾驶员在规定的速度下成功地完成对光线变化的过渡。
遮光棚1顶部和侧面上部设置横梁骨架13，横梁骨架13上安装毛玻璃12，毛玻璃12位于遮光棚1内侧或者外侧，横梁骨架13位于遮光棚1内侧或者外侧，如图5所示，为遮光棚的俯视图；遮光棚1两侧的下部设置立柱11，立柱11安装在混凝土结构的安装座2里，如图4所示。遮光棚1上方的横梁在高速下会反复冲击驾驶员的视觉感官，应在保证安全的前提下尽量减少横向钢梁的数量。同时，把渐变遮光玻璃板安装在遮光棚1的内部或者外部，使横梁等支撑结构尽量安装在玻璃板的外面，以降低横梁在高速行车中干扰视觉而产生眩晕。车辆在移动中就不会像看胶片电影一样，把众多的横梁当做幕布，从而形成“动画”效果。侧面上部采用与顶部相同的渐变玻璃遮光棚，下部的立柱做在墙体里面。另外，如图2、4的安装座2在隧道的入口、出口两侧做糙面处理，减少反光。
如图1、2、3所示，横梁骨架横截面为矩形、拱形或锥形任意一种，以增加其强度和方便安装渐变玻璃遮光棚。为了避免直射光从侧面照射进来，以防留下斑驳的物体倒影，影响观察路况，遮光棚1的整体架构和建筑部分，地面用水泥混凝土安装座2做基础，水泥混凝土安装座2的高度为0.5-3米，优选1.8-2.5米，如图4所示。上面埋设遮光棚1的钢架，增强支撑架构的稳定性从而减少横梁的数量，地面到顶部的高度和宽度以隧道的高度和宽度为准，应略大于隧道。
配置光过渡段的遮光棚1时，上部的遮光棚较重，需要配合坚固的混凝土基础才能稳固。而图4所示的混凝土架构可以设计成像枪炮的“制退器”一样。隧道内部的空气交换和流通方向，应该和行车方向接近平行，就是让车辆在顺风状态下进、出隧道。没有车辆通过的时候隧道内部与外部的大气压强是一致的。可是当外部有风和车辆进出隧道的时候，就需要为隧道入口、出口设计一个合理的气体交换通道。高速铁路上由于车速较快，最为明显。这个时候车辆就像瞬间冲出枪膛后的子弹，依然可以保持高速、稳定地向前飞行一样。
遮光棚1的混凝土安装座2基础上面布置通风管，结构由外而内贯通，假设行车方向向右，现以道路右侧的混凝土安装座加以图示说明，如图10、11所示，安装座的正面ABCD，侧面BB’C’C。
方案1：通风管L1(L11、L12、L13、L14)，L2(L21、L22、L23、L24)垂直于侧面和地面上的边BB’，并与地面ABB’A’呈45度夹角，如图10、11所示。如图10所示，L11、L12、L13、L14为通风管，相互平行，其与地面ABB’A’的夹角∠11、∠12、∠13、∠14均为45度夹角，BB”是线段AB的延长线。
方案2：通风管L1(L11、L12、L13、L14)，L2(L21、L22、L23、L24)向右或者向左倾斜，并别与侧面和地面上的边BB’呈45度或者135度夹角，并与地面ABB’A’呈45度夹角。
隧道入口前(A)和隧道出口后(D)的左右两侧分别对称布局通风管道。
以上两种方案中，通风管道L与地面ABB’A’及混凝土安装座的侧面底边BB’所达成的角度并不限于以实例中所罗列的数据。可以根据地形地势、光照条件等自由协调和搭配，受本发明保护。
通风孔的直径在1-100cm，通风管之间的距离为0.5-200cm，通风管的布置如图9所示。墙体厚度为50-150cm。高铁隧道在列车进入隧道后隧道内部气压会发生相应的变化，由于列车高速进入隧道，被推挤的气流会产生强烈的冲击气压引发噪声，造成驾乘人员身体不适等问题。而隧道入口外部设置的光过渡段的遮光棚下部是留有通风孔的，可以给气压变化起到缓冲作用，进行降噪，道路两侧也即遮光棚两侧对称布局。隧道出口后端D区采用同样的方案与之匹配光过渡段。
为方便夜间车辆突然进入隧道后，隧道内的照明灯光给驾驶员带来的不适感，以及提前看清遮光棚1的外部轮廓和遮光棚1内的情况，可以在遮光棚1的内部增设辅助照明，辅助灯光与隧道入口和出口处的灯光一致。毕竟，一旦增设遮光棚1后，那么遮光棚1的A区和D区也将成为隧道的一部分。从进入遮光棚1开始增加照明，使其光照强度逐渐接近隧道内的光照强度。根据隧道外部的光照度，利用光敏开光自动控制遮光棚1内部的辅助照明的启停及明暗。灯光必须采用暗敷设，以避免灯光直射驾驶员的眼睛，可以使顶棚看起来更简约。另外，许多隧道的入口是拱形，而遮光棚1是矩形，加装遮光棚1后，原隧道口应增设防撞警示灯、示廓灯，遮光棚1前部设置地面标志、标线。
综上，本发明是用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其工作原理为：
在隧道入口端前部和隧道出口端后部设置遮光棚，所述遮光棚与隧道入口端和隧道出口端相接，所述遮光棚上设置透光渐变的毛玻璃，且设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小，汽车依次进入隧道入口端前部的遮光棚、隧道、隧道出口端后部的遮光棚，通过遮光棚的光线缓冲避免直接进出隧道导致的行车光线变化过大；
所述遮光棚两侧的下部设置立柱，所述立柱安装在混凝土结构的混凝土安装座里。其内部设置多个通风管，使得隧道内部的空气交换和流通可以顺畅地通过通风管与外部交换，减少汽车进出隧道时的阻力，让车辆更平稳地进出隧道。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，包括设置在隧道入口端前部和隧道出口端后部的遮光棚，所述遮光棚与隧道入口端和隧道出口端相接，所述遮光棚上设置透光度渐变的毛玻璃，且设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小。
2.根据权利要求1所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述遮光棚的高度和宽度分别大于隧道的高度和宽度。
3.根据权利要求1所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述遮光棚顶部和侧面上部设置横梁骨架，所述横梁骨架上安装所述毛玻璃，所述毛玻璃位于遮光棚内侧或者外侧，所述横梁骨架位于遮光棚外侧或者内侧；所述遮光棚两侧的下部设置立柱，所述立柱安装在混凝土结构的安装座里。
4.根据权利要求3所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述横梁骨架横截面为矩形、拱形或锥形任意一种
5.根据权利要求3所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述混凝土结构的安装座高0.5米-3米，优选1.8-2.5米。
6.根据权利要求3所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述混凝土结构的安装座上设置多个通风管，且所述通风管的通风孔的直径在1-100cm，通风管之间的距离为0.5-200cm。
7.根据权利要求1所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述遮光棚内还设置辅助照明灯，所述辅助照明灯通过光敏开关控制。
8.根据权利要求1所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，如25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％进行配置；所述设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小，如85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％进行配置。
9.根据权利要求1所述的用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的设施，其特征在于，所述遮光棚上设置防撞警示灯、示廓灯，所述遮光棚前部按照交通安全法规设置地面标志、标线。
10.用于隧道出入口适应光线变化和消除横风的方法，其特征在于，包括：
在隧道入口端前部和隧道出口端后部设置遮光棚，所述遮光棚与隧道入口端和隧道出口端相接，所述遮光棚上设置透光渐变的毛玻璃，且设置在隧道入口端前部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次增加，设置在隧道出口端后部的遮光棚上的毛玻璃遮光度沿汽车行驶方向依次减小，汽车依次进入隧道入口端前部的遮光棚、隧道、隧道出口端后部的遮光棚，通过遮光棚的光线缓冲避免直接进出隧道导致的行车途中光线变化过大；
所述遮光棚两侧的下部设置立柱，所述立柱安装在混凝土结构的混凝土安装座里，其内部设置多个通风管，使得隧道内部的空气交换和流通可以顺畅地通过通风管与外部交换，减少汽车进出隧道时的阻力，让车辆更平稳地进出隧道。
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